Las células siguen una serie de complicados pasos para traducir su secuencia de bloques básicos de ADN en proteínas, que luego actúan como caballos de batalla para llevar a cabo las funciones vitales de la vida. Dado que en una sola cadena de ADN se codifican muchas proteínas diferentes, la célula utiliza marcadores para saber cuándo debe empezar y dejar de fabricar una proteína.
Muchos libros de texto de biología dicen que el marcador de inicio, llamado codón de inicio, siempre codifica para un compuesto llamado metionina. Sin embargo, William Duax, biólogo estructural de la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo, afirma que una nueva investigación de su equipo sugiere que los libros de texto podrían estar equivocados. Presentará la investigación en la 66ª reunión anual de la Asociación Americana de Cristalografía, que se celebrará del 22 al 26 de julio en Denver (Colorado).
«Tenemos amplias pruebas de que cientos de las proteínas ribosómicas más antiguas siguen empezando con un código de valina o leucina y no tienen el codón para la metionina en el ADN», dijo Duax, refiriéndose a las proteínas que se encuentran en los componentes celulares básicos llamados ribosomas. «Hemos encontrado pruebas inequívocas de que las primeras especies de la Tierra siguen utilizando una forma primitiva del código genético que consiste en sólo la mitad de los 64 codones estándar», dijo.
Los resultados contradicen una creencia muy extendida entre los biólogos. «Hay errores importantes en los libros de texto. El código universal no es universal y todas las especies que hay ahora en la Tierra no utilizan un código «congelado en el tiempo» como afirman Watson y Crick», dijo Duax. «Algunos supuestos básicos sobre la evolución son incorrectos». Duax también señaló que los resultados plantean dudas sobre algunos aspectos de una hipótesis sobre los orígenes de la vida, llamada el mundo del ARN, que postula que el ARN, que es similar al ADN y aún se utiliza en las células, fue el primer material genético.
Duax y su equipo obtuvieron sus resultados peinando una base de datos que contiene las secuencias de más de 90 millones de genes. Los genes codifican proteínas y los investigadores utilizaron nuevas técnicas para identificar con precisión a todos los miembros de cada familia de proteínas y distinguirlos de todas las demás familias que han permanecido inalteradas durante 3.000 millones de años.
El equipo de investigación desarrolló programas para agilizar la captura completa y la alineación perfecta de familias de proteínas que tienen 25.000 miembros y que abarcan todas las especies de las que se tiene constancia de sus genomas. A partir de esos alineamientos perfectos, los investigadores pudieron identificar la ubicación y función precisas de los residuos más conservados en el alineamiento, es decir, las proteínas que han permanecido iguales durante más tiempo. A partir de estas proteínas primordiales, los investigadores encontraron pruebas de que las proteínas más antiguas no comienzan de la forma estándar ni utilizan muchas de las otras partes de los códigos estándar para fabricar proteínas.
Tal vez tan sorprendente como la investigación y sus hallazgos es la forma en que Duax ayudó a financiar su investigación. Desarrolló una escuela de verano de tres semanas sobre bioinformática molecular y evolución para estudiantes de secundaria muy motivados. En los últimos seis veranos ha formado a más de 220 estudiantes para que rastreen el origen y la evolución de la composición y el plegado de las proteínas, de todas las especies celulares y del código genético.
Además de cambiar la forma de ver la codificación genética y reescribir los libros de texto, el trabajo de Duax tiene aplicaciones en terapias genéticas que aprovechan los detalles estructurales de las bacterias para desarrollar terapias que sean selectivas y tengan menos efectos secundarios.
El siguiente paso para el equipo de investigación es publicar los resultados de su trabajo y recibir comentarios de otros investigadores.
«Algunos de mis estudiantes llevan tres años en el programa y ya están equipados para preparar manuscritos para enviarlos a revistas de evolución molecular y ciencia estructural», dijo Duax. Sin embargo, el equipo no ha hecho más que empezar.